Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (Phần 4)

CHƯƠNG3:BINĐIDC BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG o BINðIðRÔNGXUNG(PWM)
Trong bộ chuyển đổi DC – DC, điện thế ra 1. Phương pháp PWMthông dng tùy thuộc vào điện thế vào và chu kỳ định 2. Mch PWMcho b chuyn ñi h th dạng D. 3. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng th 4. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng h th
Ngõ ra bộ cấp điện được ổn định bằng o CÁCDNGMCHBINðIðRNGXUNG cách điều chế chu kỳ định dạng để bổ chính o NGDNG cho sự thay đổi trong ngõ vào và tải. 1 2 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 1. Phương pháp PWMthông dng vin V Hệ thống điều khiển hồi tiếp điều out PWM khiển cho bộ cấp điện so sánh điện thế t t a.Tínhiệuvàonhỏsẽtạoratínhiệulàchuỗixunghẹp vin V ra với điện thế tham chiếu và chuyển out PWM t t đổi sai số thành tỉ số định dạng D. b.Tínhiệuvàolớnsẽtạoratínhiệulàchuỗixungrộng vin Vout Phương pháp này được gọi là phương PWM t t pháp điều chế độ rộng xung. c.Tínhiệuvàosóngtamgiácsẽtạoratínhiệucóđộrộngxungtăngdần 3 4 1 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 2. Mch PWMcho b chuyn ñi h th 1. Phương pháp PWMthông dng • Nguyên lý cơ bn • Tr trung bình ca PWM • Bậc giao hoán Chuynmch Lcvàti gồm cả diodevà Vo v Driver mạch điều v V V HI Vs HI khiển. Vdc • Mạch lọc ngõ ra. V dc • Mạch khuếch t t PWM Vref THI THI đại sai số. T T • Mạch điều chế độ rộng xung chuyển đổi tín hiệu ra mạch khuếch đại sai số bổ chính để tạo ra tỉ số định dạng Dđiều khiển bậc giao hoán. 5 6 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 2. Mch PWMcho b chuyn ñi h th 2. Mch PWMcho b chuyn ñi h th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng L L Q1 Q1 Vout Vout Vin Vin R R2 C 2 C D D1 1 R1 Thay R1 Thayñi ñrng ñiñ V V V VF F V rng V R R R3 L R3 L D2 D2 KhiV giảm,điệnthếhồitiếpV giảm, KhiV tăng,điệnthếhồitiếpV tăng, 0 F 0 F V V tăng,xungracóđộrộngt rộng Vout tăng V c on Vc giảm,xungracóđộrộngt on hẹplại, Vout gim hơn,Q 1 dẫnlâuhơn,điệnthếraV 0 Q1 dẫnítlại,điệnthếragiảmlạiđể tănglênđểcânbằngvớiV 0 giảmtrước cânbằngvớiV 0 tăngtrướcđó. đó 7 8 2 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 3. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng th 3. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng V –V KhiQ1OFF IN CE(sat) KhiQ1ON 0 (ttrngtháiONsangOFF) (trngtháiOFFsangON) D L 1 0 D1 Vout L V Vout in V C R in ton toff 2 C R2 R Thayñi 1 Q TCnp R1 Thayñi TC ñrng 1 Q ñrng 1khôngnp VF V F R R R3 L R3 L D2 D2 9 10 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 3. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng th 3. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng KhiV 0 giảm,V F KhiV 0 tăng,V F tăng, giảm,V c giảm,t on Vc tăng,t on tăng,Q 1 KhităngT giảm,Q 1 ngưng,tụ ON dẫnlâuhơn,tụxả, KhigimT ON V nạp,V 0 tănglại. V V0 giảmlại. D D1 L 1 L V Vin in V Vout C R out C R2 2 R Thayđổi R1 Thayñi 1 Q V độrộng Q1 V ñrng 1 V VF F R R RL R3 L 3 D2 D2 11 12 3 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 4. Mch PWMcho b chuyn ñi 4. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng h th tăng h th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng Q Q D 1 D1 1 1 V out V Vin in C C VL V –V R IN CE(sat) R VL 2 2 Thayñi R1 Thayñi R1 ñrng ñrng 0 VF VF R 3 R L R3 RL D2 D2 KhiQ1dẫnD1bịphâncựcngược 13 14 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 4. Mch PWMcho b chuyn ñi 4. Mch PWMcho b chuyn ñi tăng h th tăng h th • • Nguyên lý hot đng Nguyên lý hot đng KhigimV O Q1 D1 Q D Vout 1 1 V V out Vin C in C VL V R R TON L 2 2 R Thayñi R Thayñiñ 1 1 ñrng V rng 0 V VF R3 VF RL D 2 V gim R3 out RL Khi– V giảm, V giảm,V giảm,V giảm,Q ngưng,D D2 0 F F’ c 1 1 dẫn,tụxảquacuộnCnạp,làm– V tănglại. KhiQ1ngưngdẫnD1phâncựcthuận 0 15 16 4 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG CÁCD ẠNGMẠCHPWM 4. Mch PWMcho b chuyn ñi 1. Mch PWMvi ñin th tham tăng h th chiu là sóng tamgiác • Nguyên lý hot đng KhităngV O • Nguyên lý cơ bn Q1 D1 Vout Vin C R TON VL 2 Mchphát R1 Thayñi sóngvuông Mchtíchphân ñrng V V Z V X Y F ðinápchun Schmitt thayñi Driver Ccnn R3 trigger RL MchKðvisai transistor D ðinápthamchiu 2 V tăng out MchKðcng Khi–V0 tăng, VF tăng,V F’ tăng,V c tăng,t on tăngQ 1 dẫn lâuhơn,D 1 ngưnglâuhơn,Cxảnhẹquatải,V 0 giảmlạiđể cânbằngvớiV 0 tăng. 17 18 CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 1. Mch PWMvi ñin th tham 2. Mch PWMs dng mch chiu là sóng tamgiác chuyn ñi tương t s • Dng sóng ra • Nguyên lý cơ bn Q1 ðimZcamch ðináp Schmitttrigger L C vàodc Ti R1 t t A/D T PWM NgõracamchSchmitttrigger Tínhiuchuntuyn tính theo3kiusosánhmcdc t R2 ðinththam chiu 0 T 2T 19 20 5 CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 2. Mch PWMs dng mch 3. Mch PWMñiu khin nhiu chuyn ñi tương t s bc tun t • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý cơ bn D L1 Mạchđượctrìnhbàyởhìnhvẽ.Điệnthếngõra 1 T1 mạchkhuếchđạisaisố(khuếchsai)chovàomạch Q 1 R1 D2 Ti D C1 AC/DC.NgõvàokháccủamạchAC/DClàtínhiệu Q2 3 R thờichuẩntuyếntính(sóngrăngcưadốcthẳng). 2 NgõramạchAC/DClànhữngxungcóđộrộng PWM thayđổitheođiệnthếhồitiếp.Đâylàdạngmạch Máyphát ðináp đượcsửdụngtrongcácICđiềukhiểnPWM. sóngvuông thamchiu 21 22 CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 3. Mch PWMñiu khin nhiu 4. Mch PWMchuyn ñi ñin bc tun t th tn s (VFC) • Dng sóng ra • Nguyên lý cơ bn Q1 Q1 D1 T On On 1 t Q2 Off Off Vac R1 C D2 1 Ti Q2 R2 On On t VCO Off Off ðináp thamchiu 23 24 6 CÁCD ẠNGMẠCHPWM NGDNG 4. Mch PWMchuyn ñi ñin 1. Các b ngun mt chiu – cp ñin hay n th tn s (VFC) áp xung : • Dng sóng ra Chỉnhlưu Lọc50Hz BBXA1chiều Lọctầnsốcao Q1 Lướinguồn On Off t Tải MáyBA50Hz Phảnhồi Q2 Điềukhiển Off On t S dng b bin ñi áp mt chiu thay cho mch n áp tuyn tính : 25 26 NGDNG NGDNG
Hình trên cho ta sơ đồ khối bộ cấp điện một 1. Các b ngun mt chiu – cp ñin hay n áp xung : chiều, trong đó bộ biến đổi xung điện áp một Chỉnhlưu Lọc50Hz BBXA1chiều Chỉnhlưu Lọctầnsốcao Lưới chiều được sử dụng thay cho mạch ổn áp tuyến nguồn Tải tính. Hiệu suất của mạch tăng vì phần tử công MáyBAtầnsố cao suất làm việc trong chế độ đóng ngắt thay cho Điềukhiển Cáchly Điềukhiển chế độ khuếch đại. Hệ thống loại này thường gặp Phảnhồi trong các thiết bị sản xuất cách đây lâu, khi linh Bô cp ñin mt chiu s dng bin áp tn s cao : kiện bán dẫn đóng ngắt ở áp cao chưa phổ biến . 27 28 7 NGDNG NGDNG 2. ðiu khin ñng cơ bưc :
Hình trên mô tả bộ cấp điện một chiều tần số Động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp cao, hiệu quả kinh tế của cấp điện đóng ngắt thực hành trong các hệ thống tự động, có rotor chuyển sự rõ ràng khi sử dụng các bộ biến đổi xung ở động từng góc xác định (gọi là bước) khi các cuộn dây được cung cấp một xung dòng điện, và được phía áp lưới điện thế cao. Biến áp cách ly lưới – tải giữ ở vị trí mới cho đến xung kế tiếp. Nhờ đó, nó là làm việc ở tần số cao có kích thước, trọng lượng phần tử lý tưởng cho các hệ thống điều khiển vị trí bé và giá thành hạ làm thay đổi hẳn bộ mặt thiết với các ưu điểm: trực tiếp điều khiển vị trí – không bị. Bộ biến đổi xung áp một chiều có hai dạng: Bộ thông qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vòng hở và dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ có biến đổi kiểu flyback và bộ điều rộng xung. thể chế tạo được loại công suất bé. 29 30 KT THÚC CHƯƠNG III NGHCHLƯU 31 8